La fabricación aditiva (comúnmente conocida como impresión 3D) es una herramienta cada vez más valiosa para los negocios. La fabricación interna puede reducir significativamente los costos en comparación con la subcontratación y ofrece una mayor libertad para crear más iteraciones de diseño. Las tres tecnologías de impresión 3D de consumo dominantes que se utilizan en la actualidad son FFF (fabricación de filamentos fundidos), SLA (estereolitografía) y SLS (sinterización selectiva por láser). Cada tecnología tiene sus propios beneficios y limitaciones, pero ¿cuál es la mejor para las necesidades de su negocio?
Todas las tecnologías de impresión 3D se basan en un principio común: un modelo CAD 3D se corta horizontalmente en secciones transversales separadas, que luego se imprimen secuencialmente una encima de la otra para formar un objeto tridimensional. Sin embargo, las tecnologías FFF, SLA y SLS adoptan enfoques fundamentalmente diferentes para imprimir estas secciones transversales.
FFF (fabricación de filamentos fusionados)
FFF es la tecnología de impresión 3D más utilizada, debido a su facilidad de uso y la falta de dependencia de productos químicos agresivos. FFF utiliza una cadena gruesa de materia prima, comúnmente conocida como filamento. El filamento tiene un ancho constante de 1,75 mm o 2,85 mm y, por lo general, es un termoplástico que se entrega en un carrete. El proceso FFF extruye el filamento a través de una boquilla calentada, que está montada en un sistema de movimiento que lo mueve alrededor de un área de construcción. El filamento derretido de la boquilla se deposita en una placa de construcción, donde se enfría y solidifica para formar una capa. Luego, la cama se mueve hacia abajo una fracción de milímetro para comenzar otra capa. El proceso se repite hasta que se forma el objeto completo.
Impresión 3D FFF
Ventajas
-
El equipo es relativamente simple de operar y mantener.
-
El equipo y el proceso son más asequibles y rentables que otros métodos de impresión 3D importantes
-
El proceso es relativamente limpio y no requiere el uso de productos químicos agresivos.
-
La naturaleza compacta del equipo significa que puede caber en un escritorio o montarse en un bastidor
-
Todo el proceso se lleva a cabo en una sola estación: no se requiere equipo adicional
-
Hay una amplia variedad de materiales disponibles, con diversas propiedades de ingeniería.
-
El precio relativamente bajo del equipo significa que se pueden usar varias impresoras juntas, para una fabricación escalable flexible y plazos de entrega más cortos.
Desventajas
-
Las líneas de capa en las piezas finales suelen ser visibles
-
La calidad de la adhesión de la capa puede influir en la resistencia mecánica de la pieza (propiedades mecánicas anisotrópicas)
Conclusiones clave
Una impresora FFF es ideal para un entorno de oficina, ya que el equipo es fácil de operar y mantener, y el proceso no depende del uso de productos químicos agresivos ni de estaciones de posprocesamiento. Existe una variedad extremadamente amplia de consumibles que son relativamente económicos en comparación con los otros métodos. Los consumibles se distribuyen en forma de filamento en un carrete, que es fácil de usar y se puede almacenar durante un período de tiempo prolongado.
Las piezas impresas en 3D FFF a veces pueden requerir estructuras de soporte, pero esto se puede evitar si el proceso de diseño CAD tiene en cuenta el método de fabricación. La extrusión dual permite utilizar dos materiales en una sola impresión. Esto se puede utilizar con fines estéticos, mediante el uso de múltiples colores del mismo material. También se puede utilizar para la variación de las propiedades mecánicas, mediante el uso de dos tipos diferentes de material compatible. Otra posibilidad es usar material de soporte dedicado, como material de soporte de PVA soluble en agua que puede imprimir estructuras de soporte solubles, o material de soporte Breakaway, que puede imprimir estructuras de soporte que se desprenden fácilmente de la pieza. El uso de material de soporte dedicado garantiza que la pieza final tenga un acabado superficial suave, para una pieza de alta calidad con un procesamiento posterior mínimo.
SLA (Estereolitografía)
Otra importante tecnología de impresión 3D es SLA, que utiliza una resina curable con UV como materia prima. La resina se vierte en un recipiente con fondo de vidrio, en el que se sumerge una plataforma de construcción. Un láser UV o un proyector DLP proyecta luz UV sobre la resina para endurecerla selectivamente en una capa horizontal de los datos CAD. Luego, la plataforma se eleva fuera del contenedor, lo que permite que la resina sin curar se nivele. Este proceso se repite hasta que se forma un objeto completo.
Impresión 3D SLA
Ventajas
-
Las piezas con geometría compleja tienen un acabado superficial de alta calidad y el más alto nivel de detalle de las tres tecnologías, lo que hace que SLA sea ideal para piezas a pequeña escala.
-
El equipo es compacto y relativamente fácil de operar.
-
Múltiples materiales con varias propiedades son posibles de imprimir usando este método
Desventajas
-
Los consumibles no son seguros para manejar sin guantes, tienen un olor desagradable y son inflamables
-
Se requiere un curado adicional durante el procesamiento posterior.
-
Los consumibles son pegajosos y pueden causar contaminación en el lugar de trabajo si no se curan adecuadamente.
-
Casi siempre son necesarias estructuras de soporte, que dejan artefactos en la superficie de la impresión.
-
No es posible combinar varios materiales o colores en un mismo estampado
-
El volumen de construcción de las impresoras SLA de escritorio es relativamente pequeño en comparación con las otras dos tecnologías
-
Las piezas deben prepararse con orificios para que la resina sin curar pueda drenar fuera de las estructuras cerradas.
Conclusiones clave
SLA es adecuado para piezas con geometría compleja que requieren detalles finos, pero las piezas impresas necesitarán usar estructuras de soporte en casi todos los casos.
El posprocesamiento es un proceso más complejo en comparación con FFF: las piezas deben limpiarse con productos químicos agresivos como el alcohol isopropílico y deben curarse en un horno UV antes de poder manipularlas. Debido al uso de productos químicos agresivos, se requiere un área bien ventilada para la operación y el procesamiento posterior.
La materia prima es una resina, que es inflamable, huele desagradable y tiene una vida útil limitada. La resina vieja y la nueva no se pueden mezclar, lo que significa mayores costos debido al desperdicio de material. El precio de la materia prima es relativamente alto en comparación con las otras tecnologías.
SLS (sinterización selectiva por láser)
El tercer método de impresión principal es SLS, que utiliza una materia prima en polvo, normalmente un polímero. El polvo se almacena en un contenedor, donde una hoja de recubrimiento distribuye una capa delgada de material en el área de construcción. Un láser de alta potencia fusiona las pequeñas partículas de material para formar una sola capa horizontal de los datos CAD. Luego, el contenedor se mueve una fracción de milímetro para comenzar una nueva capa, y una hoja de recubrimiento se desliza por el área de construcción para depositar una nueva capa de materia prima. El polvo sin fundir se recicla tamizando y mezclando el polvo tamizado con el polvo sin usar. El proceso se repite hasta que se forma un objeto completo.
Impresión 3D SLS
Ventajas
-
Las piezas terminadas no tienen capas visibles, aunque pueden tener una superficie ‘granulada’
-
Las piezas terminadas tienen propiedades mecánicas relativamente altas en todas las direcciones (propiedades mecánicas isotrópicas)
-
El material de soporte no es necesario durante la impresión
Desventajas
-
El equipo es grande, lo que lo hace inadecuado para el entorno de oficina.
-
La materia prima es un polvo que puede ser peligroso si se inhala
-
Es difícil cambiar materiales o colores fácilmente.
-
El equipo y los consumibles son costosos de comprar, y la operación y el mantenimiento requieren mano de obra calificada que incurrirá en costos adicionales
-
El proceso requiere una estación de procesamiento posterior y una estación de reciclaje de polvo, lo que agrega costos adicionales
-
El proceso puede resultar antieconómico si no se utiliza todo el volumen del contenedor
Conclusiones clave
La libertad de diseñar formas intrincadas y complejas sin necesidad de estructuras de soporte permite mucha libertad de diseño, y las líneas de las capas no son visibles en la pieza final.
El costo es una desventaja importante: SLS es la solución más costosa de las tres principales tecnologías de impresión 3D en términos de configuración inicial y mantenimiento. La naturaleza complicada del equipo también requiere mano de obra calificada para operarlo, lo que agrega costos adicionales.
Se recomienda imprimir con el máximo volumen posible para evitar tener mucho polvo usado, por lo que no es ideal para piezas individuales de pequeñas tiradas de producción.
Debido al uso de láseres de alta potencia y al polvo creado por el proceso, SLS puede ser un proceso peligroso y, en combinación con el tamaño del equipo, se requerirá un espacio especializado para la instalación.
Conclusión
Cada una de estas tres tecnologías principales tiene sus casos de uso únicos. SLA es ideal para objetos pequeños con características y detalles intrincados. SLS es ideal para tiradas de impresión industriales y de producción de alto volumen más grandes donde se llena todo el volumen de construcción cada vez.
Los usuarios de FFF pueden ponerse en marcha rápidamente. La naturaleza asequible, accesible y versátil de la tecnología FFF significa que la implementación de una solución de impresión 3D interna no requiere espacio adicional ni personal especializado para operar. Las empresas pueden reducir significativamente el tiempo y los costos de desarrollo en comparación con los métodos tradicionales, y los procesos son más flexibles, ya que los productos se pueden desarrollar de forma iterativa. FFF implica la menor cantidad de posprocesamiento y desorden creado a partir de todas las principales tecnologías, lo que le otorga una clara ventaja sobre las alternativas para su uso en el entorno de oficina. Como beneficio adicional, el uso generalizado de la impresión 3D FFF significa que hay una gran cantidad de información y recursos disponibles de forma gratuita.
Para obtener más información sobre cómo la impresión 3D FFF puede optimizar su fabricación interna, visite nuestras páginas de exploración.
Explore más conocimientos sobre impresión 3D
